Portefólio de Soluções
Sistemas de Automação de Centrais Hidroeléctricas
A mais recente plataforma da Efacec para automação de centrais hidroeléctricas, o CLP 500PAS,
é uma solução de controlo unificada, flexível e expansível, com várias opções de comunicações,
de E/S e HMI, assim como programação de utilizador. Esta solução permite uma operação fiável,
optimizar a produção de energia, e reduzir as equipas de operação e gestão da central.
Desde o controlo de grupo gerador, ao controlo de tomada e descarga de água, até à central e
serviços auxiliares, automação de subestações e comunicações remotas, o CLP 500PAS representa
uma solução de automação única para toda a central, independentemente da sua configuração,
do tipo e fabricante de turbina ou gerador.
O CLP 500PAS adopta normas internacionais e engenharia única, o que lhe permite afirmar-se como
uma solução aberta e simplificada, preparada para o futuro, com capacidade alargada de integração
de produtos de múltiplos fabricantes, bem como de instalação de acordo com as necessidades de
cada projecto. O CLP 500PAS é uma das primeiras soluções disponíveis no mercado que suporta
IEC 61850, para barramento de campo/central e infra-estruturas de engenharia.
Os sistemas podem ser aplicados em diferentes arquitecturas, desde soluções compactas
destinadas a pequenas hídricas a soluções de controlo distribuído para aplicações em grandes
instalações. O CLP 500PAS inclui também opções de redundância e elevada capacidade,
permitindo ao arquitecto do sistema seleccionar a solução mais adequada através do equilíbrio
entre custo e desempenho diante dos requisitos de cada sistema.
A plataforma CLP 500, com algoritmos comprovados e seguros, dispõe igualmente de um vasto
leque de serviços, desde formação e suporte à engenharia, comissionamento e manutenção,
que garantem o funcionamento do sistema durante o seu ciclo de vida.
Aspectos chave
• Comprovada biblioteca de funções de automação de centrais hidroeléctricas
• Diversas opções de protocolos de comunicação standard e de E/S
• Arquitecturas modulares, expansíveis e seguras
• Opções de comunicações e de hardware de elevada disponibilidade
• Interface IEC 61850
• Várias opções HMI, incluindo o acesso externo móvel e via Web
• Programação IEC 61131-3
• Ambiente de engenharia unificado para sistema de controlo, desde programação ao
desenho de HMI
• Estreita conformidade com standards de indústria
Vantagens para os clientes
• Utilização optimizada da central
• Tecnologia de automação consistente em toda a central hidroeléctrica
• Solução de automação aberta e versátil
• Elevado grau de expansão e adaptabilidade permitindo uma evolução gradual
• Esforço de engenharia reduzido
• Fácil integração com produtos e sistemas de terceiros
• Custo total de propriedade reduzido, sem comprometer a fiabilidade
• Integração de soluções informáticas
Nível de Redundância
Descrição
DCS de
Disponibilidade
Elevada
DCS
Sistema
Compacto
de Controlo
nto
me
ra
Bar
IEC
50
618
de
p
Cam
ent
eC
d
oe
ral
Contagem de E/S
Componentes principais do CLP 500PAS
Software SCADA da central dispõe de funcionalidades como gráficos
vectoriais, alarmes, histórico, gráficos de tendência, estatísticas e
relatórios, incluindo interface ao utilizador avançada baseada em Web.
SCADA de instalação
Consolas de HMI local, com múltiplas opções de visualização, incluindo
ecrãs tácteis. Partilhando a mesma interface dos principais componentes
do software SCADA de centrais, o HMI 500TOUCH permite ao utilizador
beneficiar de uma experiência homogénea em toda central.
Consola
Controlador de grupo programável e servidor de protocolos multi-canal,
disponível em diferentes plataformas de hardware, desde PC industrial
standard às unidades embebidas sem partes móveis, com opções de elevada
disponibilidade/ redundância.
Controlador de grupo, servidor de
instalação
Controlador programável e unidade de E/S
Controlador Lógico Programável de campo e unidade de E/S, com
configurações de hardware modulares e flexíveis, suportando até 300 E/S
por unidade. A DCU 500 oferece módulos de E/S substituíveis, bem como
CPU e fontes de alimentação redundantes, em opção.
Controlador programável e unidade de E/S
Controlador Lógico Programável de campo e unidade de E/S, com
configurações de hardware modulares e flexíveis, suportando até 208 E/S
por unidade.
Ambiente de engenharia integrado
Software all-in-one que disponibiliza um ambiente de engenharia aberto,
produtivo e flexível para sistemas de controlo distribuído desde a
programação, desenho de HMI à configuração e gestão.
DCU 500H
UC 500H
A DCU 220 em armário CSC 2000 standard
HMI 500TOUCH
Automação de centrais
Desde a pequena à grande hídrica, sistemas convencionais ou reversíveis, tipo de turbina ou fabricante,
cada central de energia hidroeléctrica tem requisitos específicos. Estes vão desde a interface ao
utilizador até aos algoritmos de controlo, passando por diferentes escalas, níveis de desempenho
e fiabilidade ou requisitos de comunicação. A solução Efacec CLP 500PAS tem capacidade para se
adaptar às especificações de cada sistema combinando a flexibilidade da plataforma com experiência
em engenharia e know-how.
Baseada na sua experiência, a Efacec desenvolveu múltiplas funções de controlo, incluindo controlo
de unidades geradoras, teleregulação, controlo de sistemas de barragem e fluxos hídricos, serviços
auxiliares e da central, bem como a integração dos sistemas de protecção e da subestação. Esta
experiência permite assegurar uma operação segura e fiável da central tanto local como remotamente,
em situação de emergência ou funcionamento regular, tendo em conta os limites técnicos e as regulações
operacionais aplicáveis.
Os programas e bibliotecas de controlo de centrais hidroeléctricas da Efacec incluem (i) múltiplos
módulos de operação, tais como manual, semi-automático ou totalmente automático; (ii) progresso
gradual incluindo etapas de controlo de subprograma, verificação de estado e validação de controlo de
estado final; e (iii) retorno ao estado normal após ocorrência atípica. Para além das potencialidades do
ambiente de programação IEC 61131-3, o sistema de programação AGR da Efacec oferece igualmente
uma lógica simplificada de programação e um sistema de ajuste de parâmetros, que permite ao utilizador
final uma fácil configuração e modificação da lógica de controlo.
Com uma longa tradição na integração de sistemas e no controlo e protecção de sistemas de energia, a
plataforma CLP 500PAS tem capacidade de integrar controladores de turbina/ gerador, sincronização ou
sistemas de protecção de qualquer fabricante. Através da utilização de uma solução única e abrangente
de automação, os custos de componentes, de manutenção e de engenharia do sistema podem ser
minimizados sem comprometer o desempenho do sistema, expansões funcionais e opções de integração.
Programação de utilizador flexível
Todas as gamas de controladores da Efacec suportam programação IEC 61131-3, através de ferramentas
de programação integrada e de debugging, totalmente incorporadas no ambiente de engenharia
Automation Studio, partilhando bibliotecas de código de utilizador e princípios de programação. Assim,
a lógica de funções de controlo do CLP 500PAS pode ser adaptada à arquitectura e aos requisitos de
qualquer sistema.
Suportando escalonamento cíclico e acíclico multi-evento, o motor de lógica optimizado e a elevada
capacidade de memória de todos os controladores da Efacec, permitem a aplicação de algoritmos
extensos e máquinas de estado definidos pelo utilizador, incluindo lógica e aritmética inteira e de vírgula
flutuante, os blocos funcionais standard, matemáticos, estatísticos ou definidos pelo utilizador.
Funções da central e do sistema
As soluções CLP 500PAS integram SCADA da central, histórico da instalação, consolas, interface
ao utilizador via Web ou móvel, incluindo gráficos vectoriais 2D, gestão de alarmes, relatórios e
notificações, gráficos de tendências, visualizados através da plataforma HMI 500. Desde os menus
de contexto até à fácil navegação, os princípios de operação fornecem uma visualização coerente
para efeitos operacionais, gestão do sistema e análise de dados numa única interface ao utilizador
em toda a central.
O CLP 500PAS oferece também funções de telecontrolo convencionais, tais como processamento de
digitais, medidas e controlos, incluindo controlo de encravamentos, editores hierárquicos e execução
seleccionar-antes-de-operar. Estão disponíveis várias opções de sincronização horária, tais como GPS,
NTP, IRIG-B ou protocolo de comunicação, permitindo o processamento de eventos com exactidão.
As ferramentas de auto-diagnóstico completo e de resolução de problemas, incluindo registos e
monitorização SNMP são igualmente integradas para uma gestão do sistema simplificada.
Várias opções de comunicação e integração
As comunicações baseadas em Ethernet em tempo real são complementadas com mais de 50 protocolos
diferentes (série ou IP), incluindo IEC 60870-5, DNP, OPC e Modbus. Esta funcionalidade permite
a integração de controladores externos, relés de protecção ou unidades de medida, tanto para
monitorização e controlo em tempo real, monitorização de estado e diagnóstico, bem como extracção e
armazenamento de dados em tempo diferido tais como registo cronológico de eventos ou de oscilografia.
Os diversos canais série ou IP e as ligações redundantes com suporte simultâneo de múltiplos protocolos
permitem total compatibilidade com centros de comando remotos, sistemas de comercialização de
energia ou despachos de geração.
Para além da utilização de protocolos de comunicação industriais standard e de modernos sistemas
operativos, de bases de dados e adaptadores SOA, o CLP 500PAS permite a integração de sistemas
externos e soluções de TI, tais como software de optimização da central, sistemas de manutenção e
gestão de activos.
Configurações de elevada disponibilidade
Tanto a UC 500 como os controladores DCU 500 podem ser instalados em configurações standard ou
de elevada disponibilidade. As variantes UC 500H e DCU 500H suportam redundância incorporada na
fonte de alimentação, CPU e interfaces de comunicações, bem como na gestão de redundância activa
garantindo que não ocorre nenhuma perda de fluxo do controlo em caso de falha.
A elevada disponibilidade de hardware do tipo all-in-one suporta substituição de cartas em modo
hot-swapplable e também duplicação dos barramentos de campo e de instalação. É igualmente
suportada a mais recente solução baseada no protocolo de redundância paralela PRP que assegura
disponibilidade total do sistema na ocorrência de falhas de rede ou de dispositivo, ou durante acções
de manutenção.
Arquitecturas de sistema
Devido à utilização de barramentos distribuídos, tanto IEC 61850 ou IEC 60870-5-104, as soluções CLP 500PAS podem ser utilizadas em diferentes arquitecturas
físicas. Uma vez que desempenha programação CLP (Controlador Lógico Programável) ao nível de campo, unidade e central, bem como da capacidade peerto-peer (GOOSE ou protocolo de base de dados distribuída, propriedade Efacec), o CLP 500PAS permite uma flexibilidade sem precedentes na adaptação a qualquer
filosofia de controlo.
Arquitecturas típicas de CLP 500PAS
Sistema compacto
Remote SCADA
• Posto de operação SCADA e posto de engenharia
• Gateway simples para múltiplos sistemas remotos
• Unidade compacta integrada de sistemas de automação e protecção
Engineering Station
UC 500E
Gateway
Operator Stations/SCADA Server
Ethernet Plant Bus
Generator Unit Control/Protection System
UC 500E
RS 485
Ethernet Field Bus
...
DCU 500
DCU 500
DCU 220
TPU 220
TPU 420
Sistema de controlo distribuído multi-nível (DCS)
SCADA Remoto
Sala de comando local, posto de engenharia e gateway para SCADA remoto,
teleregulação e sistema de comercialização de energia.
Operator Stations
Posto de Engenharia
UC 500E
Gateway
Servidor SCADA
Barramento de Instalação Ethernet
DCU 500
DCU 500
...
Sistema de Controlo da Unidade Geradora
Sistema de Controlo da Subestação
UC 500E
Barramento de Campo
Ethernet
HMI 500TOUCH
Sistema da Barragem e Tomada de Água
HMI 500TOUCH
Controlo de Instalação e Serviços Auxiliares
Sistema de automação da instalação, com barramentos independentes ao
nível de unidade/campo:
• sistema de protecção e controlo da unidade de geração;
• serviços de instalação;
• serviços auxiliares;
• sistema de barragem e tomada de água;
• sistema de descarga;
• sistema de automação de subestações.
Postos de Operador
UC 500E
RS 485
Barramento de Campo
Ethernet
Sistema de Protecção Independente
Variante de sistema de controlo distribuído de elevada disponibilidade
Barramento Ethernet de
instalação redundante
ETH1
ETH2 ETH1
CPU1
ETH1
ETH2
Alimentação 1
Alimentação 2
Utilização de controladores e sistemas de comunicação redundantes para
máxima fiabilidade e disponibilidade.
CPU2
ETH2 ETH1
UC 500H
(com PRP incluído)
ETH2
Barramento Ethernet de
campo redundante
ETH2 ETH1
CPU1
ETH2
Alimentação 1
Alimentação 2
ETH1
CPU2
DCU 500H
(com PRP incluído)
Preparado para sistema IEC 61850 completo
SCADA remoto
Tecnologia Efacec CLP 500PAS pronta para o futuro e preparada para
uma fácil integração de sistemas de acordo com IEC 61850.
Posto de engenharia Servidor SCADA
Postos de operador
Engenharia remota,
gestão de activos ou
optimização da instalação
Router / Firewall
UC 500E
gateway
Barramento IEC 61850 de instalação
DCU 500H
Sistema de controlo da unidade geradora
• AVR
• Regulador
• Outros
Sistema de protecção
Sistema da barragem e tomada de água
...
DCU 500H
Sistema de controlo de subestação
Barramento IEC 61850 de campo
Controlo de instalação e serviços auxiliares
HMI 500TOUCH
UC 500H
Software unificado de engenharia
Enquanto o sistema distribuído oferece elevada flexibilidade e modularidade, a sua gestão e
configuração é feita através de um único ambiente integrado, de modo a que a engenharia não
seja prejudicada pela arquitectura do sistema ou dimensão da aplicação.
O Automation Studio oferece, para além da engenharia baseada em pontos, um conjunto de
ferramentas com recurso a templates e objectos para bases de dados SCADA, comunicações,
ecrãs HMI e programação de utilizador IEC 61131-3, que em combinação com interface intuitiva
dispõe de uma experiência em engenharia simplificada. Este conjunto possibilita simulação,
debugging/ monitorização e gestão do sistema, características fundamentais para o suporte do
sistema desde o desenho à operação.
O Automation Studio pode ser instalado também com funcionalidades avançadas, tais como
ferramentas de importação/ exportação e de comparação, bem como um servidor integrado de
histórico de configurações para o controlo efectivo de revisões e alterações realizadas.
Integração do sistema
Reconhecendo que a automação de centrais hidroeléctricas não é um produto padronizado, as
soluções da Efacec oferecem flexibilidade que vai ao encontro das necessidades individuais de
cada sistema. Isso significa não só tecnologia adaptável, mas também serviços de engenharia.
Para além do portefólio de produtos e soluções, a Efacec oferece também armários standard e
devidamente testados, nomeadamente a gama CSC 5000 – armários para sistemas de controlo,
integrando dispositivos de automação, equipamentos de comunicação, electrificação e fontes
de alimentação.
Pela combinação de know-how de engenharia com a vasta experiência em sistemas modernos de
controlo digital e comunicações, as soluções da Efacec permitem ao utilizador beneficiar com
total confiança de uma solução de automação, incluindo integração de sistemas de automação,
bem como de equipamentos eléctricos e mecânicos.
Resumo de funções CLP 500PAS
Funções da instalação
Sistema SCADA local (disponível via Web)
Processamento de controlos e dados em tempo real
Alarmes da instalação
Histórico, gráficos de tendência e relatórios da instalação
Plataforma de automação
Controladores Lógicos Programáveis de central, grupo e ao nível de campo
Automação e E/S distribuídas
Lógica de utilizador IEC 61131-3
Em opção, redundância incorporada no CPU, interfaces de comunicações e fontes de alimentação para Controladores Lógicos Programáveis
Interface HMI baseada em consola
Biblioteca de controlo específico para automação da central hidroeléctrica
Unidade de controlo de gerador, incluindo modos totalmente automático, passo-a-passo ou controlos manuais (arranque/paragem da unidade geradora, paragem rápida,
paragem de emergência, arranque da central (black start), modo bomba/ gerador, etc.)
Controlo de teleregulação
(controlo de energia activa e reactiva)
Integração de reguladores de velocidade, reguladores de excitação e unidades de sincronização
Monitorização e controlo de sistemas auxiliares
(sistemas de arrefecimento, monitores de vibrações, sistemas de ar e óleo, etc.)
Integração de parque da subestação, transformador e protecção de gerador
Controlo de instalação e de serviços auxiliares, incluindo controlo de grupos diesel
Supervisão e controlo de segurança das instalações
(sistemas de bombagem, sistemas de detecção de inundação e de incêndios, sistemas de detecção de intrusão)
Supervisão e controlo de barragem, comportas de tomada e descarga de água
Controlo de nível de água, incluindo limites, taxa de variação de descarga e alertas de inundação
Agendamento de produção via programas previamente definidos
Comunicação e integração
Barramento Ethernet em IEC 618150 e GOOSE ou em IEC 60870-5-104 e DDP de várias configurações, incluindo anéis com protecção RSTP
Barramento Ethernet redundante, disponível com protocolo de redundância paralela PRP para configurações de elevada disponibilidade
Protocolos de centro de controlo/ despacho remotos
(múltiplos protocolos disponíveis, incluindo, mas não limitados a: IEC, DNP, OPC e Modbus)
Protocolos para integração de dispositivos locais
(mais de 50 protocolos disponíveis, incluído, mas não limitados a: IEC, DNP, OPC e Modbus)
Interfaces SQL, SOA ou outros para integração de sistemas
Arquitecturas do sistema
Sistema de controlo compacto para pequenas hídricas
Sistema de controlo distribuído de multi-nível
Sistema de controlo distribuído de elevada disponibilidade
Arquitectura IEC 61850
Arquitecturas customizadas
Engenharia
Solução de software de engenharia unificada para configuração, programação, debugging e gestão
Serviços de engenharia
A Efacec fornece uma vasta gama de serviços de engenharia, desde especificação e desenho do sistema, integração, comissionamento e formação, à
manutenção e suporte ao produto, através das suas equipas de engenharia ou parceiros locais.
Os serviços da Efacec são assegurados pelas equipas de engenharia e suporte técnico, profissionais e gestores de projecto altamente experientes e
certificados, sendo adaptáveis às necessidades específicas de cada cliente. Os serviços garantem instalações dentro de prazo, e cumprindo o orçamento
e a especificação estabelecidos, bem como suporte imediato durante operação do sistema.
Case studies
Localização/Empresa
Descrição
Exemplo
Sistema de automação para central hidroeléctrica Alqueva II
Portugal / EDP
A EDP Produção adjudicou à Efacec Automação um contrato para o fornecimento do sistema de controlo
distribuído (DCS) para o projecto de reforço energético da central hidroeléctrica Alqueva que se
encontra em operação desde 2004.
O sistema, do tipo chave-na-mão, consiste numa solução completa destinada à automação da
central, e é baseado na mais recente plataforma CLP 500PAS. Este sistema, com configuração de
elevada fiabilidade, gere dois novos grupos com capacidade de 130 MW.
Sistemas de automação para mini hídricas
Tunísia / STEG
A Efacec Automação forneceu à tunisina STEG sistemas de automação para duas centrais minihídricas, hidroeléctricas, Fernana (8 MW) e Nebeur (13 MW), no âmbito de projectos de renovação.
A solução instalada em cada central é baseada na plataforma CLP 500, integrando os produtos
de automação da Efacec.
Sistema da central hidroeléctrica e controlo remoto
Islândia / Landsvirkjun
A Efacec Automação forneceu à Landsvirkjun três novos sistemas de automação para hidroeléctricas
existentes.
A substituição de sistemas existentes pela plataforma moderna CLP 500 melhorou significativamente
o funcionamento e desempenho operacional das centrais islandesas.
O centro de controlo regional foi igualmente melhorado, com implementação do novo sistema
SCADA. As comunicações com o Despacho Nacional são feitas via IEC 60870-5-104, protocolo
standard baseado na tecnologia TCP/IP.
Renovação do sistema de controlo da central hidroeléctrica
Tanzânia / TANESCO
A Efacec Automação recebeu um contrato para a remodelação do sistema de controlo e supervisão
da central hidroeléctrica de New Pangani Falls HPP. O sistema será baseado na solução CLP 500PAS.
Rua Eng. Frederico Ulrich - Ap. 3078 | 4471-907 Moreira Maia | Portugal | Tel: +351 229 402 000 | Fax: +351 229 485 428 | e-mail: [email protected] | web: www.efacec.com
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Unidade de negócios Automação
mod. CS86P1303B1
Devido ao contínuo desenvolvimento, as características podem ser alteradas sem aviso prévio. Não é valido como elemento contratual.
Com a instalação de modernos controladores programáveis, unidades de servidor melhoradas e
sistemas SCADA local avançado, os operadores beneficiarão de uma central mais eficiente e fiável.